12-對甲基苯酰氧基-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯合成工藝改進(jìn)*

李　晶，楊　超，張　雷

(1 華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，廣東　廣州　510006；2 廣州白云山中一藥業(yè)有限公司，廣東　廣州　510530)

?

12-對甲基苯酰氧基-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯合成工藝改進(jìn)*

李晶1，楊超2，張雷1

(1 華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510006；2 廣州白云山中一藥業(yè)有限公司，廣東廣州510530)

為了較高收率地獲得12-對甲基苯酰氧基-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯，對其合成工藝中的酯化反應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化研究。發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時間、原料投料比、溶劑用量、縮合劑用量分別為22 h，1:1.1，1:25，1:1.2時為佳，且使用縮合劑DIC時的反應(yīng)收率最高，使用縮合劑EDAC時副產(chǎn)物最少。此外，對起始原料穿心蓮內(nèi)酯進(jìn)行重結(jié)晶純化有利于減少副產(chǎn)物。經(jīng)上述反應(yīng)優(yōu)化后，總收率可達(dá)15.3%。中間體及目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)均經(jīng)1H-NMR、13C-NMR、IR和MS確證。

穿心蓮二萜內(nèi)酯；合成；工藝改進(jìn)

穿心蓮為爵床科穿心蓮屬植物穿心蓮的干燥地上部分，是我國傳統(tǒng)中藥之一，具有清熱解毒、抗炎抗病毒、鎮(zhèn)痛等功效[1]。其主要活性成分是以穿心蓮內(nèi)酯為代表的二萜內(nèi)酯類化合物。研究發(fā)現(xiàn)穿心蓮內(nèi)酯可以共價鍵與p50亞單位結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄因子NF-кB活化，阻斷NF-кB與DNA的結(jié)合[2-3]，從而抑制巨噬細(xì)胞中多種炎癥因子基因的表達(dá)，如細(xì)胞間黏附分子-1[4]、NO、iNOS[2]、COX-2[5-6]、TNF-α[7]、INF-γ、IL-6、IL-2等[3]。因此，穿心蓮內(nèi)酯作為干預(yù)炎癥反應(yīng)的重要天然產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)修飾與改造吸引了眾多藥學(xué)工作者的目光。

我們的前期研究發(fā)現(xiàn)12-對甲基苯酰氧基-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯對LPS誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞過度表達(dá)TNF-α、IL-6等炎癥介質(zhì)具有很好的抑制活性[8]，可以作為穿心蓮內(nèi)酯的先導(dǎo)優(yōu)化物進(jìn)行深入開發(fā)。但其合成方法[9]報道較少。我們按文獻(xiàn)方法合成12-對甲基苯酰氧基-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯，即以穿心蓮內(nèi)酯(1)為起始原料，對甲苯磺酸吡啶鹽(PPTs)催化下，與2,2-二甲氧基丙烷反應(yīng)制得3,19-異亞丙基穿心蓮內(nèi)酯(2)；2經(jīng)重鉻酸吡啶嗡鹽(PDC)作用發(fā)生重排反應(yīng)生成3,19-異亞丙基-12-羥基-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯(3)；3與對甲基苯甲酸在縮合劑二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化下進(jìn)行酯化反應(yīng)得到3,19-異亞丙基-12-對甲基苯甲?；?14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯(4)；4在酸性條件下水解脫去縮酮保即得目標(biāo)產(chǎn)物12-對甲基苯酰氧基-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯(5)(Scheme 1)。該法總收率較低，為2.3%。尤其是酯化反應(yīng)一步，反應(yīng)時間長，收率低，副產(chǎn)物非常多且不易純化。

本文重點(diǎn)對酯化反應(yīng)這一步進(jìn)行研究，采用其他縮合劑DIC、EDAC替代DCC，比較不同縮合劑對該步反應(yīng)收率的影響，此外，對該反應(yīng)的反應(yīng)時間、酸醇投料比、縮合劑用量等也進(jìn)行了考察。改進(jìn)后的新工藝具有操作步驟簡單、反應(yīng)條件溫和，且總收率有較大的提高，能達(dá)到15.3%。另外，該方法對穿心蓮內(nèi)酯3-OH和19-OH的縮合反應(yīng)也具有一定的指導(dǎo)意義。

圖1　12-對甲基苯酰氧基-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯的合成

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

1100型高效液相色譜儀，檢測波長為224 nm，流動相為乙腈和水(20,80～90,10)；Tensor 27傅里葉變換紅外光譜儀；Bruker Avance III 400型核磁共振譜儀；質(zhì)譜儀；HH-4數(shù)顯恒溫油浴鍋；85-1B磁力攪拌器；R-200旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀。

穿心蓮內(nèi)酯，安徽拓峰生物制品廠產(chǎn)品；2,2-二甲氧基丙烷、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)、二異丙基碳化二亞胺(DIC)、1-乙基-3(3-二甲基胺丙基)碳化二亞胺(EDAC)，均為百靈威科技有限公司產(chǎn)品；對甲基苯甲酸為化學(xué)純，其他試劑均為分析純。硅膠100～200目，青島譜科分離材料有限公司產(chǎn)品。

1.2合成實(shí)驗(yàn)

1.2.13,19-異亞丙基穿心蓮內(nèi)酯(2)

將穿心蓮內(nèi)酯(1，10.0 g，28.7 mmol)溶解在二氯甲烷150 mL中，加入2,2-二甲氧基丙烷(13.3 mL，108.7 mmol)與催化量對甲苯磺酸吡啶鹽(PPTs)。加熱回流30 min。反應(yīng)結(jié)束后冷至室溫。滴加三乙胺調(diào)pH至8左右，加入200 mL二氯甲烷稀釋反應(yīng)液，以飽和食鹽水(200 mL×3)洗，無水硫酸鈉干燥，過濾濃縮，有固體析出，抽濾，濾餅干燥得粗產(chǎn)品，二氯甲烷重結(jié)晶得白色固體(9.6 g，85.5%)。1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 6.94(1H, td,J=12.0 Hz, H-12), 5.03(1H, t,J=12.0 Hz, H-14), 4.90(1H, s, H-17a), 4.62(1H, s, H-17b), 4.44(1H, dd,J=4.0 Hz, 8.0 Hz, H-15a), 4.25(1H, dd,J=4.0 Hz, 2.0 Hz, H-15b), 3.96(1H, d,J=12.0 Hz, H-19a), 3.49(1H, dd,J=4.0 Hz, 4.0 Hz, H-3), 3.18(1H, m, H-19b), 2.58(3H, m, H-1, 11a), 2.41(1H, m, H-11b), 1.98(2H, m, H-7), 1.76(4H, m, H-2, 6), 1.29(11H, m, H-5, 9, 18, -C(CH3)2), 0.95(3H, s, H-20);13C-NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 170.20, 149.15, 147.06, 128.03, 108.98, 99.23, 76.23, 74.44, 66.19, 63.96, 56.08, 52.25, 38.48, 37.96, 37.70, 34.59, 27.10, 26.18, 25.37, 25.07, 25.00, 23.25, 16.25; IR(KBr, cm-1) ν 3479, 3077, 2986, 2937, 2864, 1747, 1685, 1641, 1460, 1379, 1223, 1066, 1020, 988, 901, 859; EI-MS: 517.5[M+(CH3)2C(OCH3)2+Na]+。

1.2.23,19-異亞丙基-12-羥基-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯(3)

將2(8.0 g，20.6 mmol)溶解在二氯甲烷150 mL中，逐漸加入重鉻酸吡啶嗡鹽(PDC)(10.1 g，26.7 mmol)，約2 h加完，室溫攪拌30 min， TLC監(jiān)測。反應(yīng)完畢，蒸干溶劑，再用乙酸乙酯(50 mL×3)溶解，過濾，硅膠柱層析分離(石油醚/乙酸乙酯=3:2)，得淡棕色油狀物(3.5 g，43.6%)。1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 7.27(1H, overlapped single, H-14), 4.89(1H, s, H-17a), 4.80(2H, s, H-15), 4.72(1H, s, H-17b), 4.51(1H, t,J=12.0 Hz, H-12), 3.92(1H, d,J=12.0 Hz, H-19a), 3.43(1H, dd,J=4.0 Hz, 4.0 Hz, H-3), 3.13(1H, d,J=12.0 Hz, H-19b), 2.86(1H, s, H-OH), 2.38(1H, m, H-11a), 1.92(4H, m, H-1, 7a, 11b), 1.72(4H, m, H-2, 6), 1.59(1H, m, H-7b), 1.25(11H, m, H-5, 9, 18, -C(CH3)2), 0.87(3H, s, H-20);13C-NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 173.00, 148.56, 145.38, 136.20, 107.88, 99.03, 76.43, 70.47, 67.40, 63.82, 53.02, 52.42, 38.68, 38.06, 37.84, 34.28, 30.53, 27.24, 26.06, 25.28, 25.02, 23.44, 16.27; IR(KBr, cm-1) ν 3448, 3081, 2986, 2939, 2894, 1749, 1644, 1449, 1376, 1228, 1093, 833; EI-MS: 413.1[M+Na]+。

1.2.33,19-異亞丙基-12-對甲基苯甲?；?14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯(4)

方法一：將3 (1.0 g，2.60 mmol)溶解在二氯甲烷25 mL中，加入對甲基苯甲酸(0.39 g，2.86 mmol)與催化劑量的DMAP，室溫攪拌30 min。在冰浴條件下，逐漸加入DCC (0.65 g，3.12 mmol)，室溫攪拌24 h， TLC監(jiān)測。反應(yīng)完畢，過濾，濾液蒸去溶劑，殘余物用25 mL乙酸乙酯溶解，置于冰箱過夜，過濾，硅膠柱層析分離(石油醚/乙酸乙酯=4:1)，得白色固體(0.12g，9.6%)。1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 7.92(2H, d, Ar-H), 7.39(1H, s, H-14), 7.24(2H, d, Ar-H), 5.89(1H, m, H-12), 4.93(1H, s, H-17a), 4.84(3H, m, H-15, 17b), 3.96(1H, d,J=12.0 Hz, H-19a), 3.46(1H, m, H-3), 3.16(1H, d,J=12.0 Hz, H-19b), 2.36(5H, m, H-11, Ar-CH3), 1.88(8H, m, H-1, 2, 6, 7), 1.28(11H, m, H-5, 9, 18, -C(CH3)2), 0.90(3H, s, H-20);13C-NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 171.56, 165.71, 148.15, 147.15, 144.07, 132.99, 129.84, 129.21, 127.12, 108.25, 99.03, 76.67, 70.15, 69.12, 63.86, 52.62, 52.54, 38.73, 38.01, 37.87, 34.34, 27.57, 27.46, 26.13, 25.39, 25.18, 23.45, 21.75, 16.25; IR(KBr, cm-1) ν 3094, 3002, 2935, 2851, 1754, 1717, 1644, 1613, 1578, 1510, 1440, 1298, 1264, 1043, 752; EI-MS: 531.2[M+Na]+。

方法二：將3 (1.0 g，2.60 mmol)溶解在二氯甲烷25 mL中，加入對甲基苯甲酸(0.39 g，2.86 mmol)與催化劑量的DMAP，室溫攪拌30 min。在冰浴條件下，逐漸加入DIC (0.40 g，3.12 mmol)，室溫攪拌22 h， TLC監(jiān)測。后處理同方法一，得白色固體(0.61 g，48.2%)。

方法三：將3 (1.0 g，2.60 mmol)溶解在二氯甲烷25 mL中，加入對甲基苯甲酸(0.39 g，2.86 mmol)與催化劑量的DMAP，室溫攪拌30 min。在冰浴條件下，逐漸加入EDAC (0.61 g，3.12 mmol)，室溫攪拌22 h， TLC監(jiān)測。后處理同方法一，得白色固體(0.56 g，44.3%)。

1.2.412-對甲基苯酰氧基-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯(5)

將4 (0.2 g，0.40 mmol)溶解在由3 mL乙酸和1.5 mL水組成的混合溶劑中，室溫攪拌3 h。反應(yīng)完畢，反應(yīng)液用乙酸乙酯100 mL溶解，有機(jī)相分別以飽和碳酸氫鈉溶液、飽和食鹽水洗至pH為8左右，無水硫酸鈉干燥，過濾，硅膠柱層析分離(石油醚/乙酸乙酯=1:1)，得白色固體(0.16 g，85%)。1H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 7.91(2H, d, Ar-H), 7.39(1H, s, H-14), 7.23(2H, d, Ar-H), 5.87(1H, dd,J=4.0 Hz, 4.0 Hz, H-12), 4.91(1H, s, H-17a), 4.83(3H, s, H-15, 17b), 4.15(1H, d,J=8.0 Hz, H-19a), 3.44(1H, m, H-3), 3.28(1H, d,J=12.0 Hz, H-19b), 2.35(5H, m, H-11, Ar-CH3), 2.03(1H, m, H-7a), 1.83(6H, m, H-1, 2, 6), 1.55(1H, d,J=12.0 Hz, H-7b), 1.20(5H, m, H-5, 9, 18), 0.64(3H, s, H-20);13C-NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 171.62, 165.76, 148.48, 146.77, 144.13, 132.77, 129.82, 129.22, 127.04, 108.10, 80.50, 70.19, 69.05, 64.15, 55.28, 52.54, 42.89, 39.17, 38.09, 36.66, 28.18, 27.28, 23.93, 22.70, 21.74, 15.24; IR(KBr, cm-1) ν 3396, 3083, 2938, 2870, 1757, 1715, 1646, 1612, 1577, 1509, 1447, 1270, 1179, 1036, 838, 754; EI-MS: 491.1[M+Na]+。

2　結(jié)果與討論

(1)本實(shí)驗(yàn)中的穿心蓮內(nèi)酯原料純度為84%，但TLC仍發(fā)現(xiàn)少量的雜質(zhì)，加之穿心蓮內(nèi)酯本身結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，化學(xué)性質(zhì)活潑，這可能導(dǎo)致在2的合成中出現(xiàn)很多雜質(zhì)，且很難分離，降低了目標(biāo)產(chǎn)物的收率。因此，本文采用乙醇重結(jié)晶的方法[10]對1的純化工藝進(jìn)行了探討，使用反相高效液相色譜法檢測原料純度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以物料比(m(1):V(乙醇))為1:19的收率最高，能達(dá)到92%。

(2)在3的合成中，由于反應(yīng)歷程復(fù)雜，副產(chǎn)物較多，延長反應(yīng)時間有利于提高收率，但通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在加熱回流條件下延長反應(yīng)時間會增加副產(chǎn)物的種類和含量。因此，本文采用室溫條件下延長反應(yīng)時間的方法，反應(yīng)時間以12 h為宜。

(3)采用文獻(xiàn)方法[10]合成4時，由于縮合劑DCC在反應(yīng)過程中與3生成的中間產(chǎn)物比較穩(wěn)定，較難進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為我們需要的酯化產(chǎn)物，且DCU反應(yīng)后不易完全除去，致使產(chǎn)率較低且不易純化。本文采用DCC、DIC、EDAC三種不同縮合劑進(jìn)行對比，同時對合成反應(yīng)的縮合劑的用量、醇酸投料比、溶劑用量和反應(yīng)時間等因素進(jìn)行了考察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：反應(yīng)時間、醇酸投料比、溶劑用量、縮合劑用量分別為22 h，1:1.1，1:25，1:1.2時為宜。此外，我們還發(fā)現(xiàn)使用縮合劑DIC時，目標(biāo)產(chǎn)物的收率最高，但其反應(yīng)過程中的副產(chǎn)物較多；相比之下，使用EDAC時收率較DIC要低，但是其副產(chǎn)物少，且可以完全除去，便于分離純化。

[1]Swapan P, Sukdeb B, Basudeb A, et al. Andropanolide and Isoandrographolide, Minor Diterpenoids from Andrographis paniculata: Structure and X-ray Crystallographic Analysis[J]. J. Nat. Prod., 2006, 69: 403-405.

[2]Chiou W F, Chen C F, Lin J J. Mechanisms of suppression of inducible nitric oxide synthase (iNOS) expression in RAW 264.7 cells by andrographolide[J]. Br. J. Pharmacol., 2000, 129: 1553-1560.

[3]Iruretagoyena M I, Tobar J A, Gonzales P A, et al. Andrographolide interferes with T cell activation and reduces experimental autoimmune encephalomyelitis in the mouse[J]. J. Pharmacol. Exp. Ther., 2005, 312: 366-372.

[4]Habtemariam S. Andrographolide inhibits the tumour necrosis factor-alpha-induced upregulation of ICAM-1 expression and endothelial-monocyte adhesion[J]. Phytother. Res., 1998, 12: 37-40.

[5]Hidalgo M A, Romero A, Figueroa J, et al. Andrographolide interferes with binding of nuclear factor-kappaB to DNA in HL-60-derived neutrophilic cells[J]. Br. J. Pharmacol., 2005, 144: 680-686.

[6]Wang T, Liu B, Zhang W, et al. Andrographolide reduces inflammation-mediated dopaminergic neurodegeneration in mesencephalic neuronglia cultures by inhibiting microglial activation[J]. J. Pharmacol. Exp. Ther., 2004, 308: 975-983.

[7]Oin L H, Kong L, Shi G J, et al. Andrographolide inhibits the production of TNF-alpha and interleukin-12 in lipopolysaccharide-stimulated macrophages: role of mitogen-activated protein kinases[J]. Biol. Pharm. Bull., 2006, 29: 220-224.

[8]徐浩, 王新?lián)P, 黃文龍, 等. N-乙?；?12-氨基亞甲基-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯衍生物的合成及其抗腫瘤活性[J]. 中國藥科大學(xué)學(xué)報, 2005, 36(6):496-499.

[9]Li J, Huang W L, Zhang H B, et al. Synthesis of andrographolide derivatives and their TNF-a and IL-6 expression inhibitory activities[J]. Bioorg. Med. Chem. Lett., 2007, 17: 6891-6894.

[10]郭潔芬, 陳峻, 王英. 穿心蓮內(nèi)酯醇提取工藝[J]. 中國民族民間醫(yī)藥, 2009(7): 13-14.

Process Improvement on the Synthesis of 12-Methyl Benzoyloxy-14-deoxy Andrographolide*

LI Jing1, YANG Chao2, ZHANG Lei1

(1 School of Bioscience and Bioengineering, South China University of Technology, Guangdong Guangzhou 510006;2GuangzhouBaiyunshanZhongyiPharmaceuticalCo.,Ltd.,GuangdongGuanzhou510530,China)

To synthesize 12-methyl benzoyloxy-14-deoxy andrographolide in good yield, the esterification in the synthetic process was optimized. It was found that the optimum reaction time, reactant ratio, reactant/solvent ratio, and the reactant/condensation agent ratio was 22 h, 1:1.1, 1:25, 1:1.2, respectively, with the highest yield when the condensation agent was DIC, and the fewest by-product when the condensation agent was EDAC. In addition, the recrystallization of andrographolide was benefit to reduce by-product. The total yield could be over 15.3% after the above optimization. The structure of intermediates and target product were identified by IR, NMR and MS.

andrographis diterpene lactone; synthesis; process improvement

廣州市科學(xué)研究專項(xiàng)項(xiàng)目(No.2014J4100015)。

李晶(1980-)，女，副教授，主要從事藥物設(shè)計(jì)與合成研究。

R914.5

A

1001-9677(2016)01-0059-03